Hñäki: fortaleciendo la resiliencia climática

Video de presentación del proyecto.

Problemática

El Valle del Mezquital es una región agrícola de gran importancia, ya que aporta el 84 % al valor total de la producción agrícola del Estado de Hidalgo. Por su contexto geográfico e histórico, y en medio de una crisis climática que se caracteriza por la alta presencia de eventos hidrometeorológicos extremos, se ha convertido en una bomba de tiempo, lo que hace que sea el foco inicial de los objetivos de este proyecto.

Solución

Con el fin de proporcionar las herramientas y la información adecuada, este proyecto se enfoca en el desarrollo de un geovisualizador web que integra: pronósticos y alertas tempranas de fenómenos hidrometeorológicos extremos y de eventos produ

cidos por el cambio climático; contaminación atmosférica (ozono, sulfuros, óxidos nitrogenados); e índices de vegetación de cultivos (NDVI, EVI, NDRE), mediante servicios satelitales de Copernicus (Land, Atmosphere, Emergency y Climate Change Services) y datos públicos oficiales nacionales y subnacionales para aumentar la resiliencia climática de los productores agrícolas del Valle del Mezquital, Hidalgo. Lo anterior permitirá a los productores tomar decisiones informadas sobre qué acciones llevar a cabo ante las amenazas ambientales y climáticas que se puedan presentar en sus parcelas y cómo adaptarse proactivamente al cambio climático.

Figura 1. Índice de vegetación de diferencias normalizadas (NDVI) en la región del Valle del Mezquital.

Figura 2. Índice de vegetación mejorado (EVI) en el estado de Hidalgo.

El geovisualizador presenta: 1) información a través de fichas climáticas intuitivas, 2) envía alertas tempranas (SMS, WhatsApp, correo electrónico) ante inundaciones, precipitaciones extremas, olas de calor y sequías, y 3) realiza un seguimiento histórico del estado de los cultivos. 

El proyecto fortalece la seguridad alimentaria regional al reducir pérdidas por eventos climáticos extremos y empodera a productores con conocimiento predictivo para implementar acciones óptimas para mejorar su producción e implementar también acciones sustentables con el medio ambiente.

Objetivo general:

Fortalecer la resiliencia climática de los productores agrícolas del Valle del Mezquital mediante alertas tempranas predictivas de fenómenos hidrometeorológicos extremos y de calidad del aire, integradas con información sobre el estado de los cultivos.

Objetivos específicos:

• Proporcionar alertas tempranas de fenómenos climáticos e hidrometeorológicos extremos (precipitaciones extremas, inundaciones, olas de calor y sequías),
• proporcionar información sobre el estado de los cultivos mediante el monitoreo de índices de vegetación,
• monitorear la contaminación atmosférica (calidad del aire) y la calidad del agua.

Antecedentes y justificación

En el sur del Valle del Mezquital se ubican los distritos de riego 003 Tula, 100 Alfajayucan y 112 Ajacuba, destinados a la producción agrícola de aproximadamente 85,000 mil hectáreas. En su conjunto, estos distritos ocupan el segundo lugar a nivel mundial en número de hectáreas irrigadas con aguas residuales sin tratamiento.

La capacidad de riego en el Valle del Mezquital aporta el 84% al valor total de la producción agrícola del Estado de Hidalgo, siendo la alfalfa (44.5%) y el maíz (42.6%) los principales cultivos de la región. Se riegan también parcelas de cebada, avena, frijol, nabo, coliflor, calabaza, cilantro, lechugas, tomate y chile verde, que abastecen las zonas de abasto del centro de México.

Estos cultivos del Valle del Mezquital se han regado por más de 100 años con aguas crudas (no tratadas), lo que ha desencadenado problemáticas socioambientales principalmente relacionadas a la contaminación del suelo, ya que la producción agrícola se acompaña de paquetes de agroquímicos altamente tóxicos. A esta región se suma la contaminación del aire y el cambio de uso de suelo, al ser de los territorios con mayor presión por corredores industriales; igualmente, la región es susceptible a riesgos, pérdidas y daños asociados a impactos del cambio climático, por ejemplo, la inundación en la región de Tula en 2021. 

La Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI) reconoce al sur del Valle del Mezquital como una Región de Emergencia Sanitaria y Ambiental (RESA), debido a la contaminación histórica en el agua, el aire y el suelo, que ha sido generada por los núcleos industriales, manufactureros y extractivos, así como la descarga de aguas residuales sin tratamiento provenientes de la zona metropolitana de la Ciudad de México y Estado de México.

Tras diversas luchas sociales de los habitantes de la región, aunado a procesos de gobernanza, lograron que el Gobierno de México en 2024 publicara un Decreto Presidencial de “Declaratoria de Zona de Restauración Ecológica del Área de Influencia de la Presa Endhó”, en donde actualmente se están generando los mecanismos interinstitucionales para dar atención al Decreto, como el Programa de Restauración que se enmarca también en el Programa Nacional de Restauración Ambiental, el Programa Nacional Hídrico y el Programa Nacional de Remediación de Sitios Contaminados; sin embargo, ninguno de estos instrumentos contemplan de base los efectos del cambio climático, ni promueve directamente estrategias de adaptación.

Zona de estudio

El Valle del Mezquital, según Rosas-Baños y García-Salazar (2023), es una de las diez regiones geográficas que conforman el estado de Hidalgo y está conformada por los municipios de: Nicolás Flores, Cardonal, Ixmiquilpan, Tasquillo, Alfajayucan, Tecozautla, Huichapan, Nopala de Villagrán, Chapantongo, Chilcuautla, Santiago de Anaya, Actopan, El Arenal, San Agustín Tlaxiaca, Ajacuba, San Salvador, Francisco I. Madero, Tetepango, Progreso de Obregón,  Mixquiahuala de Juárez, Tezontepec de Aldama, Tlaxcoapan, Tlahuelilpan, Atitalaquia,  Atotonilco de Tula, Tepetitlán, Tula de Allende y Tepeji del Río de Ocampo (Figura 3).

Figura 3. Municipios que conforman el Valle del mezquital (color verde) y municipios del resto del estado de Hidalgo (color gris).

Métodología

Mediante las API (processing API y stastitical API) de los servicios satelitales de Copernicus (Land, Atmosphere, Emergency y Climate Change Services) se extraerán los datos de interés de manera automática. Estos datos serán mostrados en un geovisualizador dentro del portal del proyecto.

Servicio de Vigilancia Terrestre

1. El estado de la vegetación, con el fin de que los productores puedan observar si sus cultivos se encuentran vigorosos o están pasando por algún estado de estrés.
2. La temperatura de la tierra es una variable muy dinámica y es un indicador clave para la agricultura, ya que se puede usar para observar y predecir ondas de calor y otros eventos hidrometeorológicos extremos.
3. Productos de cuerpos de agua, que muestran información de la extensión, el nivel y la calidad de los cuerpos de agua que se usan para la agricultura
4. La evapotranspiración, como el proceso de intercambio y transferencia de agua entre el suelo y la atmósfera, puede usarse para determinar riegos eficientes en los cultivos.

Servicio de Vigilancia Atmosférica

1. Los aerosoles y los materiales particulados en suspensión, además de degradar la calidad del aire local, afectan a la agricultura al reducir la capacidad de las plantas para realizar la fotosíntesis al bloquear o disminuir la incidencia de la luz solar.
2. El monóxido de carbono (CO) es un gas contaminante y precursor del ozono troposférico, el cual afecta los cultivos, ya que puede producir daño celular y puede frenar el crecimiento de la planta, así como mermar la calidad y el tamaño de los frutos.

Servicio de Cambio Climático

• Mediante las proyecciones de las variables climáticas como la temperatura ambiental, la humedad relativa y la humedad del suelo, se pretende empoderar a los usuarios al conocer las tendencias de estas variables y cómo estás podrían afectar sus cultivos.

Servicio para el Manejo de Emergencia

• El servicio de manejo de emergencias proporcionará información sobre sequías o inundaciones que pueden afectar a la región.

Datos oficiales nacionales y subnacionales

Además de los datos obtenidos de los servicios de Copernicus, también se utilizarán datos de dependencias públicas nacionales, estatales y municipales (cuando sea posible) y otras  instituciones civiles.

1. Registro Agrario Nacional: contiene los polígonos de los predios ejidales, comunitarios y de propiedad privada, así como información tabular de superficie sembrada, tipo de cultivos, cantidad de agua usada para riego, cultivos de riego y de temporal, etc.
2. Sistema Meteorológico Nacional: contiene datos de estaciones hidrometeorológicas y de proyecciones a tres meses de valores promedio, máximos y mínimos de temperatura y precipitación a nivel nacional.

Figura 4. Modelo geográfico de la aplicación web. Mediante las API se obtendrán los datos e información de los servicios de Copernicus que se mostrarán en un geoportal interactivo y el usuario podrá obtener una ficha climática de alertas de alertas tempranas.

Resultados

El geovisualizador

A partir de la combinación de los datos y la información obtenida de los servicios de Copernicus (processing API y stastitical API) el usuario podrá visualizar mapas temáticos e interactuar con las capas en la región de su interés.

Figura 5. Geovisualizador del proyecto. Los usuarios tendrán un acceso intuitivo y amigable con las variables de interés para la toma de decisiones.

Figura 6. Modelo computacional que describe el flujo de la aplicación web

Ficha Climática de Alertas Tempranas

El usuario tendrá la posibilidad de visualizar y descargar una ficha climática de alertas tempranas (Figura 4), que mostrará las condiciones ambientales y atmosféricas actuales; el estado del cultivo dentro de la(s) parcela(s) que el usuario haya escogido; las tendencias climáticas próximas en la región; y un aviso sobre la probabilidad de amenaza de inundación o sequía.

Figura 4. Ejemplo de ficha climática de alertas tempranas para los productores.

Si mediante el monitoreo de las variables de interés, se detecta una amenaza ambiental (de calidad del aire, ola de calor, precipitación, sequía o inundación) próxima, la aplicación enviará una alerta al usuario al medio que haya elegido para este fin, que puede ser un mensaje de texto al teléfono, WhatsApp o correo electrónico.

Modelo de Negocio

El modelo operativo y financiero del proyecto se basa en un esquema dividido. Por una parte, el acceso a la información de la aplicación será gratuito para los productores locales, mientras que existirá también la parte de comercialización de procesamiento y análisis de datos dirigido a entidades gubernamentales y empresas con la capacidad presupuestal que permitirá mantener el acceso libre.

Componente de Impacto Social (Acceso Libre)

Este componente está dirigido a a ejidatarios, comuneros y pequeños productores. Su producto principal será el sistema de alerta temprana para eventos climáticos e hidrometeorológicos extremos, así como amenazas ambientales, y el monitoreo básico del estado de los cultivos.

Componente de ingresos (Comercialización de Servicios Tecnológicos)

Este componente se sostendrá mediante dos mecanismos de captación de recursos:

1. Prestación de servicios institucionales mediante la elaboración de líneas base ambientales y análisis territoriales (índices de vegetación, calidad del aire, estrés hídrico, modelación de fenómenos ambientales).

2. Servicios de suscripción para el sector agroindustrial con una oferta de acceso a recomendaciones focalizadas que garantizarán a las empresas el acceso a información técnica precisa para la toma de decisiones operativas.

Los dos puntos anteriores garantizan la sostenibilidad del proyecto mediante el flujo de capital recurrente para la parte operativa.

Independencia técnica

Ya que toda la estructura del sistema será construida con software libre, se elimina la dependencia de software de propietario y con ellos la necesidad de pagar por licencias costosas. Esto también otorga el control total de las herramientas de trabajo y asegura los bajos costos de desarrollo del proyecto.

De la misma manera, la aplicación está diseñada para desarrollarse por medio de bloques o módulos independientes. Esto significa que se puede comenzar con una prueba piloto en el Valle del Mezquital y llevar eventualmente el servicio a otras regiones de interés con una relativa facilidad técnica y operativa.